迈向全能——HDMI 1.4规范解析

技术空间

在数字接口中,目前最为强势的无疑就是HDMI接口。随着应用的深入,在平板电视、多媒体装置都相继支持此视频输出接口标准后,HDMI版本更新升级已经不再局限于提升影音数码化信息传送的应用目的,而是以多媒体更广泛的应用为主要升级重点。HDMI规范每次升级时,相信不少人都会问这样的问题:“新版HDMI有什么新功能啊?”但每次都得到令人失望的答案,不过这次可就有点不同了,HDMI 1.4除了分辨率提高、接口缩小之外,以太网络传输通道所带来的高速数据传输速度、音频回传功能等均让人眼前一亮……

整合以太网络传输通道

相对于HDMI 1.3,HDMI 1.4最大的一个改进就是整合了以太网络传输通道(HDMI Ethernet Channel,简称HEC),HDMI 1.4可提供高达100Mb/s的双向高速网络功能,通过以太网络线就可以实现在两个具备HDMI接口的设备之间的连接,而使用过程完全不需要另外网线去建构网络通信环境,这个功能完全是为未来家电整合网络应用的趋势而诞生的。虽然现在许多新品蓝光播放机、高清平板电视等等产品都内置了网络接口,可以方便地接入互联网,但是在之前没有HDMI 1.4版接口的时候,都需要经过交换机才能访问,相当的麻烦。而有了HDMI 1.4接口后,可以将交换机扔掉了,因为只需要一条网线连接到电视机,然后其他高清设备会自动通过HDMI 1.4接口的网络通道共享到回传分配的网络,怎么样?相信很多用户在装修时再也不会为如何布线感到为难了。

HEC功能最大的价值在于让设备的接入界面设计更加简易、单纯。在HDMI 1.4的标准规划中,基本上可以实现处理两个符合1.4规范的HDMI设备接入,轻松完成数码设备间的以太网络联机需要,其架构所规划的未来应用与便利特性,将成为家电业者积极导入与研发的关键技术。

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使用HDMI 1.4会让家电网络化更加简单

创新的音频回传通道

最新HDMI 1.4版本所支持的Audio Return Channel (ARC,音频回传通道),也是一项未来多媒体应用的关键技术。长期以来,电视是从信号源设备与其他连接的音频设备“下传”内容,如果用户希望将内容“上传”回音频系统,多半需要通过专用的音源处理器、放大装置进行处理,必须使用如同轴、光纤线的连接。当家庭剧院或是个人应用的音频设备与数码设备匹配不佳,往往会造成音源重现的延迟问题,影响视听播放效果相当明显。

虽然HDMI 1.3就已提出的口型同步(LipSync)功能,可自动补偿处理器所造成的同步滞后情况,使得音频不论是上传或是下传都能和视频保持同步,但易用性并不强。而HDMI 1.4的音频回传通道可让电视使用单一HDMI线缆,“上传”音频数据至A/V接收器或环绕声控制器,就可通过回馈的同步技术,搭配音频资料流的高级管理,解决音频延迟问题,避免视频与音频不同步的诡异播放状况。

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HDMI 1.4的音频回传功能大大节省了器材和线材

超高分辨率和超强画质

在HDMI规格推出之时,支持1080P格式就是它的一大宣传热点,那么在高清规格成为主流的今天,最新的HDMI 1.4在高清视频方面还有什么可圈可点的创新呢?相对于HDMI 1.3,HDMI 1.4规格新增了远高于现有1080P系统的超高视频分辨率。4K×2K是宽4000线乘以高2000线的缩写,也就是约4倍于1080P显示的分辨率。这个名词事实上包含了HDMI 1.4规格所支持的两种格式:3840像素宽×2160像素高、4096像素宽×2160像素高(即支持3840×2160、4096×2160两种分辨率)。4K×2K显示使得高端家庭影院系统,已经和许多电影院所使用的先进数字投影机不分上下。

尽管RGB仍是大多数视频应用中常见的色彩空间,但其他色彩模型也越来越受欢迎。因此HDMI 1.4新增了对3种色彩空间(也称色域)的支持,让生产商能为在高清电视上欣赏数字照片的用户呈现更好、更正确的色彩。除了RGB色彩与x.v.Color外,HDMI 1.4标准对以下3种色彩空间提供原生支持:sYCC601色彩、Adobe RGB色彩、Adobe YCC601色彩。这些色彩空间和x.v.Color相同,都定义了较传统RGB色彩模型更大范围的可用色彩,更接近人眼可见全色域中更大范围的色彩区域。

当然,对于HDMI 1.4支持如此多的色域空间是否有实际意义呢?现有数码电视往往不只用于观赏节目、影片,多数仍可搭配数码相机或读卡设备,让数码电视也能作为浏览数码照片的载具。但在以往色域空间表现有限的情况下,面对色彩信息丰富的数码照片,若有无法呈现的颜色,系统机制会寻求近似色进行替代显示,整体的呈现效果就会因为假色调或替代色而受到影响。因此,HDMI 1.4拥有的广阔色域空间是否有实际意义,则要根据显示设备而定。而对于设备端来说,引入广色域系统除要有更高的数据带宽之外,高清显示设备系统本身的框架并不需要太大改变,充其量只是一些对既有电路系统来说相对简单的功能加强。因此对硬件厂商来说,未来针对HDMI 1.4在产品中加入对高色深的支持就成了一个不能逆转的决定。

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HDMI 1.4支持超宽分辨率4096×2160

顺应潮流支持3D

基于3D视频这种快速发展的趋势,HDMI 1.4版本也为HDMI设备定义了常见的3D格式与分辨率,此规格将家用3D系统的输入/输出部分加以标准化,规范的分辨率最高达到双通道1080P。不过,在HDMI 1.4版本制定之初,当时由于家庭影音领域的3D立体技术发展方向还未清晰,故没有将3D有关内容列入强制规格。因此,在2010年3月,HDMI协议标准授权机构HDMI Licensing专门发布HDMI 1.4的升级版本——HDMI 1.4a标准。HDMI 1.4a版规范在原有的基础上,加入了一项新的3D画面传输格式标准“Top-and-Bottom”,并为广播内容提供了两种强制性3D画面传输格式。一种是对于设备厂商的强制性格式标准,这一标准中规定影视内容是1080P@23.98/24Hz格式(标准蓝光电影),而游戏内容则是720P@50或59.94/60Hz;另一种是普通的广播内容,其中又包括了1080i@50或59.94/60Hz,以及720P@50或59.94/60Hz这些输出格式。

对于支持HDMI 1.4a规范的显示设备和中继设备(如功放等),必须同时支持两种强制性格式标准,而对于3D视频源设备(如蓝光影碟机),需至少支持其中一种格式。目前方兴未艾的3D电视、3D屏幕等应用,为取得更拟真的视频表现,视频资料量等于是现有的HD或FullHD视频的两倍以上,才能通过屏幕呈现通过错视原理达成的3D立体视频效果,因此具备高性能的HDMI 1.4才至少具备最基本的3D视频传递界面要求。

HDMI 1.4线材须升级

如同HDMI 1.3一样,用户要真正享受HDMI 1.4的功能,除了需要设备支持,还需要选购相对应的线材。比如用户如果需要使用HDMI以太网络通道,必须购买标准附以太网络功能HDMI线缆,或是高速附以太网络功能HDMI线缆;如要将外部设备连接到车用HDMI高清系统,则必须使用新的车用HDMI线缆。针对HDMI 1.4规格,未来市场上将有5种HDMI线缆可供选用,每种线缆都是为了特定效能标准而设计的。分别是标准HDMI线(最高支持数据传输率1080i/60Hz)、标准附以太网络功能HDMI线、高速HDMI线(支持1080P以上数据传输率,包括Deep Color与新1.4规格中所有的3D格式)、高速附以太网络功能HDMI线以及车载HDMI线。

写在最后

在HDMI 1.4之前的版本,HDMI均以高清视频应用方面的优势或是HDCP(高带宽数字内容保护)技术作为与其竞争对手争夺市场的两个亮点。而HDMI 1.4版此次最大的改变在于,新的规范并不是在创造新界面规格,而是创造基于HDMI基础的各式延伸应用的可能性。HDMI 1.4版本的推出在很大程度上将HDMI接口的应用提到了一个更新、更宽广的层面,为今后数字影音产业的技术变革预留了充足空间,也代表了整个数字影音接口技术的发展方向和最高水平。

不过对于HDMI 1.4而言,需要注意的还有自己的竞争对手:DisplayPort。事实上,在影音领域,HDMI 自发布之初就与DisplayPort 1标准恩怨不断。在HDMI 1.4发布不久,一直无声无息的DisplayPort(DP)也推出了DisplayPort 1.2。DisplayPort这次升级极大提升了显示分辨率、色深、刷新率以及多显能力,比如DisplayPort 1.2版本将可以直接支持Full HD解析度的120Hz3D显示技术,最高解析度可达到3840×2160。同时DisplayPort 1.2还支持多串流(multi-streaming)功能,该功能通过单一线缆就能传输多个未压缩影音流,例如通过一条线缆传给四台Full HD显示器。

针对HDMI 1.4的以太网络传输功能,DisplayPort 1.2同样可支持高速双向数据传输,并可通过DP线缆传输以太网络与USB 2.0信号(HDMI 1.4仅支持以太网络)。可以说,DisplayPort1.2目前的规范很明显就是冲着HDMI 1.4来的,不仅规格很像,很多数据与支持还更漂亮。尽管DisplayPort与HDMI面向的领域有所不同,但它支持的厂商也不乏显示器、手机、计算机、家电与半导体大厂,而且DisplayPort 1.2规范还针对笔记本电脑做了特殊的优化。更对HDMI不利的是,HDMI接口并不是一个开放的标准,制造商必须向HDMI标准制定协会支付版税,来换取一个生产许可证。这个版税可不便宜,每年要交纳15000美元的许可费,并且每生产一个HDMI接口就要支付0.15美元的许可费,而DisplayPort规范则没有授权的问题。因此未来到底谁能胜出,一切都还需要市场与时间来证明,但他们之间相互竞争的结果就是不断地改进和优化性能,这一点对我们用户来说是有利的。

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DisplayPort 1.2将是HDMI 1.4的最大对手